[发明专利]自愈合陶瓷基复合材料燃烧室火焰筒及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种复合材料燃烧室火焰筒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将燃烧室火焰筒预制体用化学气相沉积法制备SiC界面；其中，所述化学气相沉积法的反应气为三氯甲基硅烷；

S2：以聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液为先驱体溶液，将所述步骤S1得到的产物采用先驱体浸渍裂解法进行致密化；重复采用所述先驱体浸渍裂解法至得到的碳化硅基体的密度为1.6～1.8g/cm³；

S3：在所述碳化硅基体的表面采用化学气相渗积法，依次交替制备SiC基体层和BCx基体层，且最外侧层为所述SiC基体层，得到密度为2.0～2.5g/cm³的碳硼硅自愈合基体；其中，以三氯甲基硅烷为沉积气制备所述SiC基体层，以三氯化硼和甲烷为沉积气制备所述BCx基体层；

S4：将所述碳硼硅自愈合基体在1000℃下进行1～3h改性处理，得到复合材料燃烧室火焰筒。

2.根据权利要求1所述的复合材料燃烧室火焰筒的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述化学气相沉积法具体为：以三氯甲基硅烷为反应气，氢气为载气，氩气为稀释气，沉积温度为1100～1230℃，压强为1～5kPa，沉积时间为5～15h；其中，所述氢气与所述三氯甲基硅烷的体积比为1:8～1:12。

3.根据权利要求1所述的复合材料燃烧室火焰筒的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述先驱体浸渍裂解法包括：在真空条件下，将所述步骤S1得到的产物浸渍于聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液中4～6h，然后100～140℃干燥；将所述干燥后的产品在氮气或氩气中于800～1200℃裂解3～6h；重复所述先驱体浸渍裂解法的步骤，至得到的碳化硅基体的密度为1.6～1.8g/cm³；其中，所述聚碳硅烷和二甲苯的混合溶液中聚碳硅烷的质量分数为20％～50％。

4.根据权利要求1所述的复合材料燃烧室火焰筒的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述SiC基体层的制备方法具体为：以三氯甲基硅烷为沉积气，氢气为载气，氩气为稀释气，沉积温度为800～1100℃，沉积时间为10～30h，压强为1kPa；其中，所述氢气的流量为100～400ml/min，所述氩气的流量为100～300ml/min；所述BCx基体层的制备方法具体为：以三氯化硼和甲烷为沉积气，氢气和氩气为载气，沉积温度为900～1000℃，沉积时间为10～30h，压强为1kPa；其中，所述三氯化硼和所述甲烷的流量比为2:1～6:1，所述氢气和所述氩气的流速均为50～80mL/min。

5.根据权利要求1所述的复合材料燃烧室火焰筒的制备方法，其特征在于：在所述复合材料燃烧室火焰筒的表面，制备稀土硅酸盐环境障涂层；所述稀土硅酸盐环境障涂层的原料包括第一组分和第二组分，所述第一组分为莫来石、硅酸镱、聚乙烯缩丁醛和磷酸酯，所述第二组分为乙醇；其中：所述第一组分和所述第二组分的质量比为1:1～1:3，所述聚乙烯缩丁醛在所述第一组分中的质量分数为4％～8％，所述磷酸酯在所述第一组分中的质量分数为0.4％～1.0％，所述莫来石和所述硅酸镱的质量比为88:12。

6.根据权利要求5所述的复合材料燃烧室火焰筒的制备方法，其特征在于：所述稀土硅酸盐环境障涂层的制备方法包括：将所述第一组分和所述第二组分球磨混合12～16h，将得到的混合物涂刷在所述复合材料燃烧室火焰筒的表面，然后在1400℃～1500℃下烧结2～5h。

7.根据权利要求1所述的复合材料燃烧室火焰筒的制备方法，其特征在于：所述燃烧室火焰筒预制体是采用碳化硅纤维以三维四步法编织而成，其中，编织角为20～45°，所述碳化硅纤维的体积分数30％～50％。

8.权利要求1～7任一项所述的方法制备得到的复合材料燃烧室火焰筒。

9.权利要求8所述的复合材料燃烧室火焰筒在制备发动机中的应用。

10.权利要求8所述的复合材料燃烧室火焰筒在制备航空发动机中的应用。